Co0.1Fe0.9S2@Li7P3S11正极材料的制备及其在全固态锂电池中的性能

蒋 苗，万红利，刘高瞻，翁 伟，王 超，姚霞银

(1中国科学院宁波材料技术与工程研究所，浙江 宁波315201；2中国科学院大学，北京100049)

锂硫电池作为最有前景的储能器件之一而备受关注，不仅是因为硫正极价格低廉，而且理论比容量和能量密度都比传统正极材料高[1-3]。然而基于有机电解液体系的锂硫电池面临着因有机溶剂燃烧而带来的安全隐患以及多硫化物穿梭效应引起的较差的倍率性能和循环稳定性等问题[4-5]。与之相反，全固态电池采用不可燃无机固体电解质替代有机电解液能有效避免上述问题。此外，无机固体电解质机械强度高，采用金属锂作为负极时，可有效抑制锂枝晶的产生，从而实现更高的能量密度。作为无机固体电解质中的一种，硫化物固体电解质因其高的离子电导率(约10-3～10-2S/cm)，已经被广泛应用于全固态锂电池中[6-7]。然而，由于硫的绝缘特性和充放电过程中较大的体积膨胀，全固态锂硫电池依然面临着循环稳定性差的问题[8-9]。

基于阴离子氧化还原反应的过渡金属硫化物具有适中的电压平台，高的理论比容量，被认为是最有希望替代单质硫的正极材料[10-11]。黄铁矿(FeS2)作为过渡金属硫化物中的一种，具有资源丰富、环境友好、价格低廉、离子/电子电导率高等优点，在基于电解液体系的锂离子电池中已经被广泛研究[12-14]。然而，FeS2在充放电过程中易产生应力应变导致电极粉化以及反应产物硫及硫化锂的缓慢的反应动力学性能将直接影响全固态电池的循环和倍率性能，而过渡金属掺杂可以显著提高金属硫化物的可逆转化反应性能。……